(57)【要約】【課題】インタークーラに損傷などが生じていても、機関停止中にインタークーラから漏れる冷却水の量を最小限に抑えることができるインタークーラの冷却水循環装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０の吸気通路１２には、過給機のコンプレッサ１４の下流側にコンプレッサ１４により過給された空気を冷却水により冷却するインタークーラ２０が設けられる。インタークーラ２０には、インタークーラ２０に冷却水を導入する導入通路２５と、インタークーラ２０から冷却水を導出する導出通路２９とが接続されており、これらの間で冷却水が循環する。開閉機構３０は、機関停止中には、導入通路２５及び導出通路２９を閉鎖する一方、機関運転中には導入通路２５及び導出通路２９を開放する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路における過給機のコンプレッサの下流側に設けられて同コンプレッサにより過給された空気を冷却水により冷却するインタークーラと、同インタークーラに冷却水を導入する導入通路と、前記インタークーラから冷却水を導出する導出通路とを備えて冷却水を循環させるインタークーラの冷却水循環装置であって、
機関停止中に前記導入通路及び前記導出通路の両通路を閉鎖する一方、機関運転中には前記両通路を開放する開閉機構を設けた
ことを特徴とするインタークーラの冷却水循環装置。
【請求項２】
前記開閉機構は、前記両通路にそれぞれ設けられる開閉弁と、前記吸気通路における前記コンプレッサと前記インタークーラとの間に設けられて同吸気通路を流れる吸入空気の温度に応じてその形状が変化する感温部と、同感温部の形状変化に伴って前記感温部の温度が所定温度以上であると前記各開閉弁を開弁させる一方、前記感温部の温度が所定温度未満であると前記各開閉弁を閉弁させる駆動部とを備える
請求項１に記載のインタークーラの冷却水循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給空気を冷却するインタークーラの冷却水循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示される内燃機関には、過給機のコンプレッサにより過給されて温度上昇した吸入空気を冷却するインタークーラが設けられている。このインタークーラでは、内部を循環する冷却水との熱交換を通じて吸入空気の温度を低下させることにより、吸気効率を高めることができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８２５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、インタークーラの損傷などによって、機関停止中にインタークーラから吸気通路への冷却水漏れが生じた場合、その損傷が小さい場合であっても、機関停止時間が長い場合などには、長時間に亘って冷却水が吸気通路に漏れることとなるため、吸気通路に冷却水が滞留してしまう。そのため、このような状況で機関運転が開始されると、吸気通路に滞留した冷却水が燃焼室に浸入して、いわゆるウォータハンマー現象が生じるなどの不都合が生じる虞がある。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インタークーラに損傷などが生じていても、機関停止中にインタークーラから漏れる冷却水の量を最小限に抑えることができるインタークーラの冷却水循環装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路における過給機のコンプレッサの下流側に設けられて同コンプレッサにより過給された空気を冷却水により冷却するインタークーラと、同インタークーラに冷却水を導入する導入通路と、前記インタークーラから冷却水を導出する導出通路とを備えて冷却水を循環させるインタークーラの冷却水循環装置であって、機関停止中に前記導入通路及び前記導出通路の両通路を閉鎖する一方、機関運転中には前記両通路を開放する開閉機構を設けたことを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、機関停止中には導入通路及び導出通路の両通路が開閉機構により閉鎖されるため、両通路における冷却水の流通が遮断される。したがって、インタークーラに損傷などが生じていても、インタークーラの内部に形成される冷却水通路はその損傷箇所においてのみ外部と連通した状態となり、インタークーラから冷却水が漏れにくい状態となる。そのため、機関停止中にインタークーラから漏れる冷却水の量を最小限に抑えることができるようになり、機関運転開始後に、吸気通路に滞留した冷却水の量が多いことに起因してウォータハンマー現象が発生するなどの不都合が生じることを抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記開閉機構は、前記両通路にそれぞれ設けられる開閉弁と、前記吸気通路における前記コンプレッサと前記インタークーラとの間に設けられて同吸気通路を流れる吸入空気の温度に応じてその形状が変化する感温部と、同感温部の形状変化に伴って前記感温部の温度が所定温度以上であると前記各開閉弁を開弁させる一方、前記感温部の温度が所定温度未満であると前記各開閉弁を閉弁させる駆動部とを備えることを要旨とする。
【０００９】
機関運転中には、コンプレッサにより過給された高温の吸入空気がインタークーラに流入するため、吸気通路におけるコンプレッサとインタークーラとの間の吸入空気の温度は上昇する。そしてこのように吸入空気の温度が上昇し、それに伴って感温部の温度が所定温度以上となると、同感温部の自律的な形状変化に伴って各開閉弁が駆動部により開弁駆動される。その結果、各開閉弁が開弁状態となり、導入通路と導出通路とが開放される。一方、機関運転が停止されると、過給機による過給が停止されるため、コンプレッサとインタークーラとの間の吸入空気の温度は徐々に低下する。そしてこのように吸入空気の温度が低下し、それに伴って感温部が所定温度未満となると、同感温部の自律的な形状変化に伴って各開閉弁が駆動部により閉弁駆動される。その結果、各開閉弁が閉弁状態となり、導入通路と導出通路とが閉鎖される。このように、上記構成によれば、感温部の温度に応じた自律的な形状変化を利用して各開閉弁が開閉駆動されるため、例えば、機関運転中か否かを検出し、その検出結果に基づいて両通路の開閉弁を開閉駆動する場合と比較して、簡易な構成にて導入通路及び導出通路の開放・閉鎖を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関を示す模式図。
【図２】同実施形態において、第１開閉弁及び第１感温部を示す断面図であり、（ａ）は第１開閉弁の開弁状態を示し、（ｂ）は第１開閉弁の閉弁状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１及び図２を参照し、本発明のインタークーラの冷却水循環装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０においては、その燃焼室１１に吸気通路１２と排気通路１３とが接続されている。吸気通路１２には、過給機のコンプレッサ１４の下流側にインタークーラ２０が設けられている。
【００１２】
図１に示すように、インタークーラ２０は、入口タンク２１と出口タンク２２と熱交換部２３とを備えている。熱交換部２３は、冷却水が流れるチューブと同チューブの外側の面に形成されるフィンとを備えている。インタークーラ２０の入口タンク２１には、インタークーラ２０に冷却水を導入する導入通路２５が接続される一方、出口タンク２２には、インタークーラ２０から冷却水を導出する導出通路２９が接続されている。導入通路２５の上流側及び導出通路２９の下流側は、内燃機関１０のウォータジャケット、ラジエータ及びウォータポンプなどを含む機関冷却水経路に接続されている。
【００１３】
このような構成により、冷却水は、導入通路２５を通じてインタークーラ２０の入口タンク２１に流入した後、熱交換部２３を流れ、出口タンク２２を通じて導出通路２９から流出し、機関冷却水経路を流れた後に再び導入通路２５を通じてインタークーラ２０に導入されるといった態様で、インタークーラ２０を循環する。また、コンプレッサ１４により過給された空気は、インタークーラ２０の熱交換部２３においてフィンにより区画された空間を通過する際に、インタークーラ２０の内部を循環する冷却水との熱交換を通じて冷却される。
【００１４】
ところで、インタークーラ２０が損傷するなどして、機関停止中にインタークーラ２０から吸気通路１２に冷却水が漏れた場合、その損傷が小さい場合であっても、機関停止時間が長い場合などには、長時間に亘って冷却水が吸気通路１２に漏れることとなるため、吸気通路１２に冷却水が滞留してしまう。このような状況で機関運転が開始されると、吸気通路１２に滞留した冷却水が燃焼室１１に浸入して、いわゆるウォータハンマー現象が生じるなどの不都合が生じる虞がある。
【００１５】
なお、機関停止中にインタークーラ２０から吸気通路１２に冷却水が漏れた場合でも、その量が少量であれば、その後の機関運転時に、過給された高温の吸入空気が吸気通路１２を流れることで、漏れた冷却水が温度上昇して水蒸気となり吸入空気とともに燃焼室１１に導入される。また、機関運転中にインタークーラ２０から吸気通路１２に冷却水が漏れた場合においても同様に、高温の過給空気により冷却水が温度上昇して水蒸気となり吸入空気とともに燃焼室に導入される。そのため、これらの場合には、吸気通路１２に冷却水が滞留するといった事態は比較的生じにくく、上記のように機関停止中に長時間に亘って冷却水が吸気通路１２に漏れた場合に、上記不都合が生じやすくなる。
【００１６】
そこで、本実施形態の冷却水循環装置には、機関運転中には導入通路２５及び導出通路２９を開放する一方、機関停止中には両通路２５，２９を閉鎖する開閉機構３０が設けられており、インタークーラ２０の損傷などが生じたとしても、機関停止中に吸気通路１２に漏れる冷却水の量を最小限に抑えるようにしている。以下、開閉機構３０の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、開閉機構３０は、導入通路２５に設けられる第１開閉弁３１と、第１開閉弁３１を開閉駆動する第１感温部４０及び第１駆動部５０と、導出通路２９に設けられる第２開閉弁３２と、第２開閉弁３２を開閉駆動する第２感温部６０及び第２駆動部７０とを備えている。
【００１８】
図２に示すように、第１感温部４０は、吸気通路１２のコンプレッサ１４とインタークーラ２０との間における側面１２ａに取り付けられるケース４１と、同ケース４１から延びるロッド４７とを備えている。第１感温部４０のケース４１は、内部が中空状の略直方体状に形成されている。ケース４１は、一部が吸気通路１２の外部に露出している。ケース４１において、吸気通路１２の外側に露出した側面には、ケース４１の内部と外部とを連通する開口部４２が形成されている。
【００１９】
ケース４１の内部には、有底円筒形状の区画部４３が設けられており、ケース４１の内部は、区画部４３によって、上記開口部４２が形成される側の第１室４４と、吸気通路１２内に位置する第２室４５とに区画されている。区画部４３は、図２の上下方向に変位可能に構成されており、区画部４３が上下方向に変位するときには、その外周面がケース４１の内周面と摺動する。第１室４４には、ケース４１の内面と区画部４３の底面とに固定されるスプリング４６が設けられている。スプリング４６は、区画部４３を第２室４５側に向かって付勢している。第２室４５には、温度変化によって体積が変化するワックスが充填されている。
【００２０】
ロッド４７は、その一端がケース４１の開口部４２から同ケース４１の内部に挿入されて区画部４３に固定されている。ロッド４７の他端は、導入通路２５の側面２６に形成される貫通孔２６ａを通じて導入通路２５内へと挿入されている。ロッド４７の他端には、係合部４８が設けられている。係合部４８には、Ｕ字形状の溝４９が形成されている。また、ロッド４７の外周面と導入通路２５の側面２６とには、貫通孔２６ａからの冷却水漏れを抑制するための可撓性を有するシール部材２７が取り付けられている。
【００２１】
ロッド４７と第１開閉弁３１とは、駆動部５０によって連結されている。駆動部５０は、導入通路２５の内部に配置されている。導入通路２５では、駆動部５０が設けられる部位が隔壁２６ｂによって覆われている。駆動部５０は、隔壁２６ｂに両端が回転可能に支持される回転軸５１と、同回転軸５１を中心に所定の回転角範囲内で回転する円盤状の回転体５２と、回転体５２の回転軸５１と平行に延びる突起部５３とを備えている。回転体５２には、第１開閉弁３１が固定されている。突起部５３は、ロッド４７の係合部４８の溝４９内にスライド可能に配置され、同係合部４８と係合している。また、導入通路２５には、第１開閉弁３１の閉弁時に同開閉弁３１が当接する弁座２８が形成されている。このような構成により、ロッド４７が上下方向に変位すると、突起部５３が係合部４８の溝４９を横方向にスライドしつつ、ロッド４７と共に上下に変位する。これにより、回転体５２が回転軸５１を中心に回転して、回転体５２に固定される開閉弁３１が回動し、図２（ａ）に示すように、開閉弁３１が導入通路２５の側面２６に当接した状態と、図２（ｂ）に示すように、弁座２８に当接した状態とに変化する。
【００２２】
以上の構成により、第１開閉弁３１は以下のように作用する。
吸気通路１２を流れる吸入空気がコンプレッサ１４により過給されて温度上昇すると、この高温の空気がインタークーラ２０に流入する。この際、ケース４１は高温の空気に晒されて所定温度以上の高温となる。これにより、ケース４１の第２室４５に充填されたワックスが温度上昇して体積が増大する。そのため、図２（ａ）に示すように、区画部４３が図２の上方に変位して、スプリング４６を圧縮させる。これにより、ロッド４７が図２の上方に変位するため、駆動部５０の回転体５２が回転して、第１開閉弁３１が導入通路２５の側面２６に当接する開弁状態となる。これにより、導入通路２５が開放され、図２（ａ）の矢印に示すように、導入通路２５内を冷却水が流通する。
【００２３】
一方、機関運転が停止すると、コンプレッサ１４による吸入空気の過給も停止されることから、ケース４１の周囲の温度が低下し徐々に外気温に近づいていく。そのため、図２（ｂ）に示すように、ケース４１が所定温度未満となり、ケース４１内の第２室４５に充填されたワックスが温度低下して体積が減少するため、区画部４３がスプリング４６の付勢力により図２の下方に変位し、ロッド４７も下方に変位する。これにより、駆動部５０の回転体５２が、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態へと回転するため、回転体５２の回転に伴って第１開閉弁３１が弁座２８に当接した状態へと変化して閉弁状態となり、導入通路２５を閉鎖する。
【００２４】
なお、図１に示す第２感温部６０及び駆動部７０の構成及び第２開閉弁３２の駆動態様も、第１感温部４０及び駆動部５０の構成及び第１開閉弁３１の駆動態様と同様である。すなわち、第２感温部６０は吸気通路１２のコンプレッサ１４とインタークーラ２０との間に設けられ、第２駆動部７０が第２感温部６０の形状変化に応じて開閉弁３１，３２を開閉させる。これにより、導出通路２９においても、機関運転中には、第２開閉弁３２が開弁して導出通路２９が開放される一方、機関停止中には、第２開閉弁３２が閉弁して導出通路２９が閉鎖される。
【００２５】
このようにして、機関停止中には、導入通路２５及び導出通路２９の双方が閉鎖される。したがって、インタークーラ２０に損傷などが生じていたとしても、インタークーラ２０の内部に形成される冷却水通路はその損傷箇所においてのみ外部と連通した状態となり、インタークーラから冷却水が漏れにくい状態となる。そのため、機関停止中にインタークーラ２０から漏れる冷却水の量を最小限に抑えることができる。
【００２６】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、インタークーラ２０と、インタークーラ２０に冷却水を導入する導入通路２５と、インタークーラ２０から冷却水を導出する導出通路２９とを、冷却水が循環する。そして、内燃機関１０の停止中には、導入通路２５及び導出通路２９を閉鎖する一方、機関運転中には両通路２５，２９を開放する開閉機構３０が設けられる。これにより、機関停止中には導入通路２５及び導出通路２９の双方が開閉機構３０により閉鎖されるため、両通路における冷却水の流通が遮断される。そのため、インタークーラ２０に損傷などが生じていたとしても、インタークーラ２０の内部に形成される冷却水通路はその損傷箇所においてのみ外部と連通した状態となり、インタークーラ２０から冷却水が漏れにくい状態となる。したがって、インタークーラ２０に損傷が生じていても、機関停止中にインタークーラ２０から漏れる冷却水の量を最小限に抑えることができる。
【００２７】
（２）開閉機構３０は、導入通路２５及び導出通路２９にそれぞれ設けられる開閉弁３１，３２と、吸気通路１２におけるコンプレッサ１４とインタークーラ２０との間に設けられる感温部４０，６０と、同感温部４０，６０の温度変化に応じて変位して開閉弁３１，３２を開閉させる駆動部５０，７０とを備えている。
【００２８】
機関運転中には、コンプレッサ１４により過給された高温の吸入空気がインタークーラ２０に流入するため、吸気通路１２におけるコンプレッサ１４とインタークーラ２０との間の吸入空気の温度は上昇する。そしてこのように吸入空気の温度が上昇し、それに伴って感温部４０の温度が所定温度以上となると、同感温部４０，６０の自律的な形状変化に伴って各開閉弁３１，３２が駆動部５０，７０により開弁駆動される。その結果、各開閉弁３１，３２が開弁状態となり、導入通路２５と導出通路２９とが開放される。一方、機関運転が停止されると、過給機による過給が停止されるため、コンプレッサ１４とインタークーラ２０との間の吸入空気の温度は徐々に低下する。そしてこのように吸入空気の温度が低下し、それに伴って感温部４０、６０が所定温度未満となると、同感温部４０、６０の自律的な形状変化に伴って各開閉弁３１，３２が駆動部５０により閉弁駆動される。その結果、各開閉弁３１，３２が閉弁状態となり、導入通路２５と導出通路２９とが閉鎖される。このように、感温部４０、６０の温度に応じた自律的な形状変化を利用して各開閉弁３１，３２が開閉駆動されるため、例えば、機関運転中か否かを検出し、その検出結果に基づいて両通路２５，２９の開閉弁３１，３２を開閉駆動する場合と比較して、簡易な構成にて導入通路２５及び導出通路２９の開放・閉鎖を行うことができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、以下に示すように変更して実施することができる。
・上記実施形態で例示した開閉弁や感温部の形状及び駆動態様などは例示であって特に限定されない。例えば、上記実施形態では、第１開閉弁と第２開閉弁とは個別の感温部により開閉駆動するようにしていたが、第１開閉弁と第２開閉弁とを共通の感温部により開閉駆動するようにしてもよい。また、感温部についても、ワックスを用いたものに限定されず、例えばバイメタルや形状記憶合金等を用いてその形状変化を利用して開閉弁を開閉駆動するものであってもよい。
【００３０】
・上記実施形態では、開閉機構が感温部の自律的な温度変化により開閉弁を開閉させる構成であったが、開閉機構は、機関運転中であるか否かを検出し、その検出結果に応じて電磁式の開閉弁などを開閉制御するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０…内燃機関、１１…燃焼室、１２…吸気通路、１２ａ…側面、１３…排気通路、１４…コンプレッサ、２０…インタークーラ、２１…入口タンク、２２…出口タンク、２３…熱交換部、２５…導入通路、２６…側面、２６ａ…貫通孔、２６ｂ…隔壁、２７…シール部材、２８…弁座、２９…導出通路、３０…開閉機構、３１…第１開閉弁、３２…第２開閉弁、４０…第１感温部、４１…ケース、４２…開口部、４３…区画部、４４…第１室、４５…第２室、４６…スプリング、４７…ロッド、４８…係合部、４９…溝、５０…第１駆動部、５１…回転軸、５２…回転体、５３…突起部、６０…第２感温部、７０…第２駆動部。
【図１】
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【図２】
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